NI M系列DAQ中使用的新技術(shù)

　　傳統(tǒng)上，使用RTSI總線來同步設(shè)備將使每個(gè)設(shè)備的最大時(shí)鐘頻率速率限制在10 MHz上。采用NI-STC 2技術(shù)的M系列設(shè)備中都有一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，它可以讓系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備將自身的80MHz基頻同步到10MHz主頻上。有了這項(xiàng)技術(shù)，所有設(shè)備不僅可 以同步到同一個(gè)主頻上，還可以利用板上所生成的更快的80MHz定時(shí)信號。

　　圖 3 M系列設(shè)備生成一個(gè)板上80MHz頻率與一個(gè)PLL，以同步多個(gè)設(shè)備

　　NI-MCal技術(shù) – 校準(zhǔn)和線性化方法

　　ADC以及可編程放大器等電子元件，都具有非線性特征以及由于時(shí)間和溫度影響而引起的漂移。要補(bǔ)償這些固有誤差，就需要設(shè)備的自校準(zhǔn)。老式的數(shù)據(jù)采 集設(shè)備使用板上的精確參考電壓，在某個(gè)測量范圍內(nèi)進(jìn)行兩點(diǎn)式修正。這種方法無法避免ADC元件本身的非線性誤差，因此降低了設(shè)備的測量精度。另外，這種方 法只能在某一輸入范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，那么對多個(gè)不同輸入范圍的通道而言，測量精度就會受限于電阻網(wǎng)絡(luò)的容差。

　　M系列設(shè)備則采用了NI-MCal技術(shù)。這是一種線性化與校準(zhǔn)引擎(專利申請中)，可以在所有輸入范圍內(nèi)校準(zhǔn)數(shù)千個(gè)電壓準(zhǔn)位。NI-MCal將脈沖 寬度調(diào)制(PWM)和高精度的參考電壓結(jié)合在一起使用。PWM的占空比用來改變電平，以便能在多點(diǎn)進(jìn)行自校準(zhǔn)。在板載EEPROM中生成并存儲校準(zhǔn)參數(shù)， 以模擬ADC元件的非線性特性，并更正后續(xù)的測量任務(wù)。

　　與傳統(tǒng)的兩點(diǎn)式校準(zhǔn)相比，NI-MCal技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將測量的精度提高了5倍之多。另外，大部份M系列設(shè)備都改善了參考精度，將建議的校準(zhǔn)時(shí)間間隔由一年提高到兩年，從而降低了設(shè)備的維護(hù)成本。

　　NI-PGIA 2技術(shù) – 專用放大器

　　ADC在快速掃描多個(gè)通道時(shí)，其建立時(shí)間會大幅影響轉(zhuǎn)換精度。所謂建立時(shí)間，是指放大某信號使之達(dá)到某一特定測量精度標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間。如果放大器沒 有足夠短的建立時(shí)間，則被測量信號的量化將不準(zhǔn)確。更短的建立時(shí)間可以在保證精度的條件下，允許進(jìn)行更高速的采樣。因此，對任意給定的分辨率或精度，都需 要更短的建立時(shí)間。

　　為了保證測量精度，NI在設(shè)計(jì)M系列設(shè)備時(shí)引入了定制NI-PGIA 2技術(shù)。M系列的每臺設(shè)備中NI-PGIA 2技術(shù)都針對成本、速度和精度進(jìn)行了優(yōu)化。例如，高精度的M系列設(shè)備中的NI-PGIA 2技術(shù)，針對18位的短建立時(shí)間、低噪音、高線性進(jìn)行了優(yōu)化。NI-PGIA 2技術(shù)通過最小化建立時(shí)間，可以在最大采樣頻率下保證設(shè)備的指定分辨率，從而提高了精度。圖4表明，高速的M系列NI-PGIA 2在20 V電階(最糟的案例)情況下，可以在1.5 µs內(nèi)達(dá)到虛零誤差。

　　圖 4 NI-PGIA的建立時(shí)間比傳統(tǒng)產(chǎn)品更短